Физики еще сильнее приблизились к пониманию массы нейтрино
Нейтрино, вероятно, самые удивительные элементарные частицы в нашей Вселенной. Считается, что нейтрино — самая легкая частица. Она занимает особое положение в физике элементарных частиц, потому что ее крошечная масса указывает на новые физические процессы, выходящие за рамки известных теорий. Без измерения массы нейтрино наше понимание Вселенной останется неполным.
Нейтрино рождаются в результате взаимодействия, которое физики называют слабым. Эти частицы редко взаимодействуют с веществом, не излучают и не поглощают свет, не участвуют в электромагнитном взаимодействии, то есть их довольно сложно выявить. По этой причине нейтрино являются единственным типом частиц, которые можно отнести к темной материи. При этом эти «частицы-призраки» могут рассказать, что происходит в активных ядрах галактик, как появились сверхтяжелые черные дыры и как можно уточнить Стандартную модель элементарных частиц.
Нейтрино «добывают» в ускорителях или фиксируют с помощью специальных сверхточных телескопов. Один такой, например, находится в России на дне Байкала. 8 декабря прошлого года он — почти одновременно с телескопом на Южном полюсе — зафиксировал нейтрино, прилетевшие из окрестностей массивной черной дыры PKS 0735+178.
В журнале Nature Physics 14 февраля опубликована статья команды ученых из семи стран, среди которых и физики из Института ядерных исследований РАН, с новыми результатами экспериментов по определению массы нейтрино. Кратко об исследовании сообщили в Технологическом институте Карлсруэ (Германия), на базе которого, собственно, проходили эксперименты.
Здесь создан самый чувствительный в мире спектрометр для нейтрино, который назвали KATRIN. Этот прибор длиной 70 м использует бета-распад трития, нестабильного изотопа водорода, для определения массы нейтрино. Он делает это по энергетическому распределению электронов, образовавшихся во время этого распада.
«Только благодаря сложной и кропотливой работе мы действительно смогли исключить систематическое влияние других эффектов на наш результат. Мы особенно гордимся нашей аналитической группой, которая с большим энтузиазмом успешно справилась с этой задачей», — заявили руководители эксперимента: доктор Магнус Шлёссер из Технологического института Карлсруэ и профессор Сюзанна Мертенс из Института физики им. Макса Планка (Германия).
Экспериментальные данные определили новый верхний предел для массы нейтрино — частица точно не тяжелее в 0,8 электронвольта. Для сравнения, кванты света, фотоны, в оптическом диапазоне имеют массу около 1 электронвольта, а бозон Хиггса — больше 125 гигаэлектронвольт.
Измерения массы нейтрино будут продолжаться до конца 2024 года. Предполагается, что она будет уточняться и дальше. А в перспективе исследователи хотели бы выделить «стерильные нейтрино» — теоретические частицы темной материи.
